本发明属于涂料领域，特别是涉及一种用于水性涂料的防沉降和抗流挂的水性聚酰胺蜡及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着人类对环境及健康的日益重视，水性涂料已获得了愈来愈广泛的应用。传统溶剂型涂料在生产和使用过程中所释放的有机挥发性物质(voc)产生的污染，目前成为排在汽车之后的城市主要污染源。为了使涂料达到环保的要求，科技工作者把研究重点放在了代替传统的溶剂型涂料的研发上。这些替代型涂料包括：高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等。这些涂料作为传统溶剂型涂料的替代物，可以降低voc的排放、减少有害废物的生成、减少工人与有毒释放物的接触。水性涂料面临的问题主要是水性树脂体系本身粘度较低，施工过程中容易出现流挂，储存过程容易发生沉降现象，这些都需要流变助剂来调节，以提升抗流挂性能和储存稳定性。通常作为流变助剂的聚酰胺蜡是一种优异的触变性添加剂，能够较好的平衡涂膜的抗流挂与流平性，可赋予涂料体系较高的触变性能，并且具有优良的增稠、防沉作用，能有效的防止涂料中颜填料的沉降。但由于聚酰胺蜡的链结构本身是疏水性的，在水性涂料中很难有效的分散。目前解决聚酰胺蜡在水中的分散问题主要有两种方法，一是制成聚酰胺蜡乳液，其优势在于颗粒粒径较小，一般在200nm以下，但其耐摩擦性一般，且蜡乳液中含有较多的乳化剂，会导致涂料的耐水性不好；第二种方法是制成聚酰胺蜡分散体，其粒径一般在4μm以上，这种方法提高了涂料的耐磨性，但会大大降低水性涂料的光泽，限制了其在很多场合的应用。技术实现要素：为了解决上述的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种水性聚酰胺蜡，该水性聚酰胺蜡提升聚酰胺蜡的亲水性，以利于聚酰胺蜡微粉在水性涂料中的分散。本发明的第二个目的是提供上述的水性聚酰胺蜡的制备方法，本发明的第三个目的是提供上述的水性聚酰胺蜡的应用。为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：一种水性聚酰胺蜡，该水性聚酰胺蜡由含羟基脂肪酸与结构式为a和b的端氨基聚醚中的一种或多种合成制得；所述的结构式a如下所示：所述的n=2.5～33；所述的结构式b如下所示：y=9～39,x+z=3.6～6。作为优选，所述的含羟基脂肪酸选自c4～c18含羟基脂肪酸的一种，或是两种和两种以上的混合物。作为优选，所述的结构式a的端氨基聚醚的分子量为200～2500；结构式b的端氨基聚醚的分子量为600～3000。作为优选，所述的端氨基聚醚由结构式a的端氨基聚醚和结构式b的端氨基聚醚构成，结构式a的端氨基聚醚选自d230、d400和d2000中的一种或多种混合，结构式b的端氨基聚醚选自ed600、ed900和ed2003中的一种或多种混合；所述d230、d400和d2000端氨基聚醚的化学结构和结构式a相同，d后面的数字表示端氨基聚醚的分子量；ed600、ed900和ed2003的端氨基聚醚的化学结构和结构式b相同，ed后面的数字表示端氨基聚醚的分子量。为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：一种制备上述任意一个技术方案所述的水性聚酰胺蜡的方法，该方法包括以下的步骤：1）原料准备，按摩尔比，含羟基脂肪酸：端氨基聚醚=2:1；催化剂占总质量的0.05～0.3%，抗氧剂0.05～0.3%，带水剂占总质量的5～10%；2）将含羟基脂肪酸、催化剂、抗氧剂和带水剂加入到反应装置中，升温到110～150℃，直至固态的含羟基脂肪酸完全熔融，然后缓慢加入端氨基聚醚，加料时间为0.5～2h，加料完成后升温进行缩聚和脱水反应，每小时升温5～10℃至200～250℃，并在200～250℃反应至无水脱出时后终止反应；3）然后用抽真空将反应体系的带水剂全部脱出，产物冷却后得到水性聚酰胺蜡固体。作为优选，所述的催化剂选自磷酸或者对甲苯磺酸的中一种或者两种的混合物。作为优选，所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂1010，即四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，或抗氧剂264，即2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或抗氧剂1076，即β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯的一种或者一种以上混合物。作为优选，所述的带水剂选自二甲苯和甲苯中的一种或一种以上混合物。本发明还公开了上述任意一个技术方案所述的水性聚酰胺蜡的微粉，该水性聚酰胺蜡微粉最大粒径4～5μm，平均粒径为1～2μm。为了得到粒径更小的微粉，整个微粉化过程分两步进行，第一步先用低温冷冻粉碎机粗磨成粒径为200～600μm的微粉，然后再用气流粉碎机粉碎为最大粒径4～5μm，平均粒径为1～2μm的白色粉末。为了实现上述的第三个目的，本发明采用了以下的技术方案：上述任意一个技术方案所述的水性聚酰胺蜡的应用，本发明中的水性聚酰胺蜡是一种触变性的流变助剂，能将水性涂料原本的牛顿性流体调整为触变性流体，使涂料体系能够在施工时有较低的粘，利于涂膜流动，在储存或者成喷涂后，有较高粘度，从而防止颜填料的沉降和涂膜的流挂。本发明与现有技术相比的有益效果：本发明采用的配方和现有常规的配方相比，其特点是用亲水性好，分子量大的聚醚胺代替了传统的小分子二元胺。与传统的二元胺（比如乙二胺、己二胺和丁二胺等）相比，本发明采用的聚醚胺相对分子量更大，在聚酰胺蜡分子链中占的比重也更大，可有效提高聚酰胺蜡的亲水性，有利于其在水性涂料中的分散。具体实施方法下面结合具体的实施例对水性聚酰胺蜡微粉的生产配方和制作工艺进行说明。实施例1：在1000ml的四颈烧瓶中，加入2mol的12-羟基硬脂酸，0.4mol的d230，占总质量0.2的催化剂对甲苯磺酸及0.15的抗氧剂1010，占总质量6%的带水剂二甲苯，安装好油浴锅、搅拌器、温度控制器、滴液漏斗、油水分离器和球形冷凝管，并通入惰性气体，升温进行反应。在120℃缩聚和回流反应2h，加入0.6mol的ed600，以10℃/h的升温速率升温至200℃，并在200℃反应至无水脱出且反应产物的酸值≦5mgkoh/g时终止反应，然后用抽真空将反应体系的带水剂全部脱出，产物冷却后得到淡黄色水性聚酰胺蜡固体。实施例2：在1000ml的四颈烧瓶中，加入2mol的12-羟基硬脂酸，0.2mol的d400，占总质量0.15的催化剂对甲苯磺酸及0.1的抗氧剂264，占总质量10%的带水剂二甲苯，安装好油浴锅、搅拌器、温度控制器、滴液漏斗、油水分离器和球形冷凝管，并通入惰性气体，升温进行反应。在130℃缩聚和回流反应3h，加入0.4mol的ed2003，10℃/h升温至180℃继续缩聚和脱水反应3h，加入0.4mol的d200，10℃/h升温至220℃，并在220℃反应至无水脱出且反应产物的酸值≦5mgkoh/g时终止反应，然后用抽真空将反应体系的带水剂全部脱出，产物冷却后得到淡黄色水性聚酰胺蜡固体。实施例3：在1000ml的四颈烧瓶中，加入2mol的12-羟基硬脂酸，0.3mol的d2000，占总质量0.25的催化剂对甲苯磺酸及0.21的抗氧剂1076，占总质量5%的带水剂二甲苯，安装好油浴锅、搅拌器、温度控制器、滴液漏斗、油水分离器和球形冷凝管，并通入惰性气体，升温进行反应。在150℃缩聚和回流反应5h，加入0.5mol的ed900，5℃/h升温至210继续缩聚和脱水反应2h，加入0.1mol的ed600和0.1mol的d200，10℃/h的升温速率升温至250℃，并在250℃反应至无水脱出且反应产物的酸值≦5mgkoh/g时终止反应，然后用抽真空将反应体系的带水剂全部脱出，产物冷却后得到淡黄色水性聚酰胺蜡固体。c聚酰胺蜡分子结构式上述实施例中合成的水性聚酰胺蜡其分子结构式如c所示，聚醚胺（a型结构或者b型结构）居于中间，两边是12-羟基硬脂酸分子，中间亲水链段的长度随着聚醚胺分子量的不同而不同。对上述实施例中所合成的水性聚酰胺蜡流变助剂进行性能测试，上述示例中的反应产物的酸值经测定均≦5mgkoh/g。然后将示例中的合成的聚酰胺蜡固体先用低温冷冻粉碎机粗磨成粒径为200～600μm的微粉，再用气流粉碎机粉碎为最大粒径4～5μm，平均粒径为1～2μm的白色粉末。为了使聚酰胺蜡微粉更好的发挥防沉和抗流挂性能，需先将其配置成20%含量的水性聚酰胺蜡浆，所用溶剂是是按一定比例配置丙二醇一甲醚和水的混合溶剂，配置好后50～70℃下充分活化后使用。将聚酰胺蜡浆加入到水性环氧树脂防腐蚀涂料中，添加量为涂料总质量的2.5%，然后测定其细度、抗流挂、触变指数和24h防沉效果，为了便于比较水性聚酰胺蜡的效果，还增加了一个没有加水性聚酰胺蜡流变助剂的涂料作为对比例，详细结果见表1。由表1中的数据可见，实施例1～3中的聚酰胺蜡的流变性能表现的更好，体现在刮板细度、抗流挂、24h防沉和触变指数等指标均优于没有添加流变助剂的对比例。表1：实施例3～5和对比例3～5中聚酰胺蜡流变性能参数刮板细度（μm）a不流挂最大涂膜厚度（μm）b24h防沉（%）c触变指数实施例125550975.86实施例215550955.62实施例320500986.21对比例7050552.36a.涂料配置好后，补充溶剂将粘度调整至90ku左右，研磨后，使用刮板细度剂测定其细度，细度测试按国家标准gb/t6753.1～2007《色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定》规定进行。b.抗流挂按照国家标准gb/t9264～88《漆流挂性的测定》检验方法，所用仪器为lenetaanti～sagmeter中的itemasm～4型抗流挂仪，采用流挂试验仪对色漆的流挂性进行测定，以垂直放置、不流到下一个厚度条膜的涂膜厚度为不流挂的数值，厚度数值越大说明越不容易产生流挂。c.防沉测试方法如下，细度试验后涂料置入100ml带刻度量筒中，在50℃烘箱中静置24h，观察其防沉效果，读数以百分比表示。当前第1页12